烏蘇市病險水庫除險加固工程淺談

□孫玉芬（新疆烏蘇市水利管理站）

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烏蘇市病險水庫除險加固工程淺談

□孫玉芬（新疆烏蘇市水利管理站）

摘要：病險水庫除險加固是一項任務(wù)非常艱巨的工作，具有重大的責(zé)任意義。新疆地區(qū)的水庫工程由于始建的時間較早，受到當(dāng)時施工技術(shù)和條件的限制，設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)偏低，存在著大量的問題。文章介紹了新疆烏蘇市水庫工程概況，分析了大二泉水庫存在的主要病險問題，闡述了病險水庫除險加固的必要性，提出了除險加固工程總體思路，并制定出切實可行方案，旨在提高水利工程質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：病險水庫；除險加固；工程建設(shè)與管理；新疆烏蘇

0引言

新疆地區(qū)的水庫工程數(shù)量非常多，分布在新疆的不同地區(qū)，水庫的壩形各種各樣，在防洪減災(zāi)方面發(fā)揮著重要的作用，同時還為當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)灌溉、工業(yè)用水和人們的生活用水提供了水源。由于使用的時間較長，很多工程都存在著一些病險問題，防洪標(biāo)準(zhǔn)達(dá)不到規(guī)定、工程質(zhì)量較差，存在著壩基、壩體滲透和破壞等問題，使水利樞紐工程不能正常發(fā)揮作用，威脅著人們的生命財產(chǎn)安全，所以對水庫工程進(jìn)行除險加固處理非常重要。

1工程概況

新疆烏蘇市現(xiàn)有小型水庫20座以上，總庫容4000萬m3以上，所有的水庫都是屬于平原型水庫，壩型為均質(zhì)土壩。由于烏蘇市水庫始建于上世紀(jì)六七十年代，屬于“三邊”工程，當(dāng)時的施工技術(shù)和條件都非常有限，水庫設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)低，達(dá)不到現(xiàn)在的防洪標(biāo)準(zhǔn)，工程的施工質(zhì)量整體較差，很容易出現(xiàn)滲透、滲漏等問題。再加上水庫從建成到現(xiàn)在運(yùn)行時間長，很多建筑物都老化失修了，因此存在諸多安全隱患，不能發(fā)揮應(yīng)有的效益，還會對下游人民的生命財產(chǎn)安全造成威脅。針對這些情況，烏蘇市針對影響水利發(fā)展的宏觀形勢和客觀環(huán)境變化因素，按照“突出重點(diǎn)，確保安全，兼顧效益”的原則，對全市小型病險水庫分類排隊，按輕重緩急分期分批進(jìn)行除險加固，有效緩解了烏蘇市中部灌區(qū)水資源緊張的矛盾及防洪壓力。

烏蘇市大二泉水庫除險加固工程就是在可持續(xù)發(fā)展水利新思路的指引下，勇于實踐大膽探索結(jié)出的豐碩成果。烏蘇市地勢南高北低，大二泉水庫位于流向自南向北的喇嘛溝河平原段，該段河道開闊。大二泉水庫被古河道之間的一道土梁隔開，分為東、西兩個蓄水區(qū)，兩區(qū)分別筑有攔水壩，壩址相距1 km。

2水庫工程存在的主要病險問題

大二泉水庫是以農(nóng)業(yè)灌溉為主，結(jié)合防洪、養(yǎng)殖、旅游等綜合利用的小型水利工程，原設(shè)計總庫容550×104m3，主要任務(wù)是攔蓄喇嘛溝河水和引蓄奎屯河調(diào)水，調(diào)節(jié)水量在時空上分布不均的問題，解決下游灌區(qū)的用水。水庫直接控制灌溉面積有頭臺鄉(xiāng)1800×104m2耕地。水庫東泄洪區(qū)始建于1958年，主要建筑物有大壩和放水涵洞；西蓄水區(qū)始建于1960年，主要建筑物有：大壩、放水涵洞。由于初建技術(shù)力量所限，使大壩的安全存在諸多隱患，水庫存在的主要問題有以下幾方面：①防洪標(biāo)準(zhǔn)較低。目前水庫大壩抗御不了50 a一遇校核洪水，抗御不了10 a一遇設(shè)計洪水。②大壩填筑質(zhì)量壓實干密度較低。③水庫淤積情況嚴(yán)重。東蓄水區(qū)已運(yùn)行多年，現(xiàn)有庫容至壩頂高程為110×104m3。西蓄水區(qū)也已運(yùn)行40年，現(xiàn)有庫容至壩頂高程為123×104m3，均達(dá)不到設(shè)計調(diào)蓄能力。④水庫無溢洪道。使用放水涵洞泄洪，而放水涵洞無法滿足設(shè)計及校核情況下的泄洪要求。⑤放水涵洞老化嚴(yán)重。由于多年失修，洞壁混凝土存在不規(guī)則裂縫，僅有工作閘門無檢修閘門。⑥壩體質(zhì)量較差，壩頂不平整，迎水面無防沖設(shè)施，存在沖刷問題。

3水庫工程除險加固必要性

水庫運(yùn)行至除險加固前，淤積嚴(yán)重，基礎(chǔ)滲漏及壩體填筑質(zhì)量差，已存在嚴(yán)重隱患，影響安全運(yùn)行，嚴(yán)重制約著當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展。

3.1灌區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會穩(wěn)定的需要

大二泉水庫所控制的灌區(qū)包括西湖鎮(zhèn)、頭臺鄉(xiāng)、車排子鎮(zhèn)、甘家湖牧場和石橋鄉(xiāng)等，可耕地面積2.67×108m2，是烏蘇市水土資源開發(fā)潛力最大的灌區(qū)之一。該灌區(qū)在烏蘇市國民經(jīng)濟(jì)中占有舉足輕重的地位，大二泉水庫帶病運(yùn)行無法滿足下游灌區(qū)的用水要求，給當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)發(fā)展產(chǎn)生了一定阻礙作用。根據(jù)大壩安全鑒定，大二泉水庫屬三類壩，首先對該水庫進(jìn)行除險加固恢復(fù)庫容是當(dāng)務(wù)之急。

3.2加固大二泉水庫是防洪的需要

大二泉水庫是一座攔河水庫，下游主要防洪對象是頭臺鄉(xiāng)政府所在地、公路及周邊農(nóng)田、林地。水庫的安全關(guān)系到下游灌區(qū)人民財產(chǎn)和生命，所以從防洪角度來看，必須加固大二泉水庫。

3.3加固大二泉水庫是發(fā)展的需要

加固大二泉水庫是充分發(fā)揮現(xiàn)有骨干水利工程效益，保證灌區(qū)可持續(xù)發(fā)展的需要

4工程除險加固技術(shù)方案

4.1工程除險加固的總體思路

水庫除險加固工程圍繞淤積和防洪問題擬定主導(dǎo)方案如下：①淤積問題：大二泉水庫的泥沙主要由5-9月份暴雨洪水帶入，多年平均輸沙量為15.50×104t。以西蓄水區(qū)蓄水興利，東蓄水區(qū)泄洪，最大限度減少西蓄水區(qū)淤積，其淤沙量按20%考慮，在使用年限為30 a時，總淤積量為60×104m3。②防洪問題：因西蓄水區(qū)的任務(wù)只用來蓄水不參與調(diào)洪，故只有東泄洪區(qū)存在防洪問題。綜上所述，工程初擬方案為：將東西兩蓄水區(qū)分別用于興利和泄洪；東泄洪區(qū)設(shè)置溢洪道泄洪；加高延長西蓄水區(qū)大壩，使東西兩區(qū)達(dá)到原設(shè)計庫容550×104m3。

4.2工程除險加固的方案選擇

根據(jù)工程除險加固的總體思路主要制定了3個方案。

方案一（聯(lián)合蓄水）

為解決水庫淤積及防洪問題，初定在東、西蓄水區(qū)壩后30～60 m處修建一條長壩，壩長4293 m，需新修溢洪道及放水涵洞。使東、西蓄水區(qū)串聯(lián)起來恢復(fù)庫容滿足興利和防洪要求。經(jīng)水土平衡計算及調(diào)洪計算在滿足16.87×106㎡耕地用水和滿足抵御20 a一遇設(shè)計洪水，50 a一遇校核洪水情況下，正常蓄水位為340.37 m，相應(yīng)庫容為760×104m3，設(shè)計洪水位為340.75 m，相應(yīng)庫容為944×104m3，校核洪水位為340.89 m，相應(yīng)庫容為987×104m3。本方案總庫容987×104m3。因烏蘇市至頭臺鄉(xiāng)公路從東、西蓄水區(qū)之間土梁上穿過，兩蓄水區(qū)連通后隨著水位上升，頭臺鄉(xiāng)公路將被淹沒2000 m。另外大壩東段還將占用213334.40 ㎡耕地。經(jīng)綜合分析：首先總庫容超出除險加固范圍，另外未從根本解決淤積問題；其次存在淹沒道路，占用耕地等不利條件，因此本方案不可行。

方案二（分別蓄水、泄洪）

從地形上來看大二泉水庫被東西兩蓄水區(qū)之間的土梁隔開，本方案自土梁處延古河床向上游修建一條長1817m的土壩將東、西兩蓄水區(qū)隔開，在土壩末端水庫回水線以上位置設(shè)分洪引水渠首一座，西面向西蓄水區(qū)引水，東面向東蓄水區(qū)泄洪，利用老河床導(dǎo)水，具體布置見總體布置平面圖。西蓄水區(qū)加高延伸大壩，只蓄清水興利不蓄洪水，東泄洪區(qū)適當(dāng)加高，延長大壩，修建溢洪道，洪水期用來泄洪，不參與蓄水興利，稱為東泄洪區(qū)。這樣考慮我們認(rèn)為西蓄水區(qū)還將有部分泥沙進(jìn)入，設(shè)計中按輸沙量的20%考慮。本方案6-9月洪水通過東蓄水區(qū)直接下泄或引入灌區(qū)用于灌溉，西蓄水區(qū)只用來蓄洪水期以外的清水。西蓄水區(qū)只用來蓄水，不存在洪水問題。經(jīng)水土平衡計算及調(diào)洪計算，西蓄水區(qū)正常蓄水位340.82 m，相應(yīng)庫容468×104m3，可滿足1.69×107㎡灌溉要求，其中包括60×104m3淤積庫容，由于調(diào)洪要求，東泄洪區(qū)滯洪77.21×104m3，對應(yīng)水位338.60 m。因此，本水庫的總庫容為468×104+77.21×104m3=5450×104m3=550× 104m3。本方案可從根本上解決水庫現(xiàn)存在的淤積問題，而且不增加庫容。西蓄水區(qū)為增加庫容要加高延長大壩，東蓄水區(qū)根據(jù)大壩安全鑒定滿足滲流穩(wěn)定及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，而本次設(shè)計中水位并未增加，因此只需對壩體適當(dāng)加高、延長，工程量較小。

方案三（分別蓄水、泄洪）

本方案設(shè)計思路與方案二相同，也是將東西兩蓄水區(qū)分開，在上游修建泄洪引水渠首。不同點(diǎn)在于：本方案在于分水副壩長度、位置不同；泄洪渠首下游向東蓄水區(qū)導(dǎo)洪通道不同；本方案西蓄水區(qū)有效庫容有所增加。本方案副壩自土梁處向東橫穿老河床，至老河床東岸，土壩長535 m。自水庫回水線以上泄洪引水渠道處古河床東岸開挖一條長1726 m土渠，將洪水直接導(dǎo)入東蓄水區(qū)。本方案將使西蓄水區(qū)庫容增加30×104m3，即在庫容不變的情況下，使原西蓄水區(qū)468×104m3庫容相應(yīng)水位340.82 m下降到340.77 m，副壩長減少。但本方案將增加一條導(dǎo)洪渠道，由于古河床東岸都是基本農(nóng)田地，導(dǎo)洪渠道將從農(nóng)田中穿過，要占用耕地447335.57 ㎡。

5結(jié)語

綜合起來看方案一（聯(lián)合蓄水）不滿足中小型水庫除險加固不增加庫容的規(guī)定，而且占用大量耕地，淹沒2000 m三級公路，因此方案一不可行。方案二、三均滿足除險加固要求，而且方案二、三西蓄水區(qū)滿足相同興利要求情況下，正常蓄水位只相差5 cm，兩方案西蓄水區(qū)大壩工程量相同，東蓄水區(qū)泄水情況相同，淹沒道路長度相同，以上工程量可不作比較。方案二，雖然副壩較長但投資并不很大，而方案三存在開挖渠道，占用基本農(nóng)田地等問題，經(jīng)綜合比較本次設(shè)計推薦方案二。

參考文獻(xiàn)

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（責(zé)任編輯：韋詩佳）

中圖分類號：F284

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1673-8853（2016）05-0090-02

收稿日期：2016-02-01